大型风电叶片设计制造技术发展趋势
Abstract
21世纪以来, 全球风电产业迅猛发展, 叶片大型化趋势明显. 为了满足大型叶片发展要求, 新的翼型、材料、设计方法以及制造工艺不断出现. 本文分析了现有技术的优缺点, 结合叶片变长带来的新问题和要求, 得到大型叶片在气动设计、结构设计以及制造工艺方面存在如下发展趋势: (1) 在气动设计方面, 开发高雷诺数下高性能翼型、研究高精度且高效的气动分析方法特别是用于求解大型叶片非定常空气动力学特性的方法, 以及构建多学科协调设计方法将是气动设计的重点; (2) 在结构设计方面, 开发性能优越且环保的叶片材料、研究大型叶片的结构优化设计技术以及建立反问题设计方法将是结构设计的主流. 此外, 针对不同问题的新型叶片结构形式不断出现, 模块化设计和智能化设计因其在减重、运输及提高运行可靠性方面的优点, 具有巨大应用潜力; (3) 在制造工艺方面, 具有高成型质量、高生产效率、低生产成本和低环境污染的成型工艺是未来的发展方向. 一体化和自动化制造工艺以其在成型质量和效率上的巨大优势, 将会成为大型叶片的制造趋势. 同时, 用于热塑性复合材料的制造工艺技术具有巨大发展潜力, 低黏度热塑性树脂的开发非常关键.
